CAPÍTULO 6 ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS
6.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS CON EL SIMULADOR DIGITAL EN TIEMPO REAL
6.3.2 Pruebas con saturación y sin resistencia de falla
Al incorporar el efecto de la saturación de transformadores de corriente, existe la posibilidad de que se produzca un error significativo en la operación de la protección diferencial. En esta sección se presentan los resultados de las simulaciones de fallas dentro y fuera de la zona de protección diferencial con saturación de TCs y sin resistencia de falla.
La tabla 6.3 presenta los tiempos de operación de los relevadores ante fallas dentro de la zona de protección diferencial con presencia de saturación en los transformadores de corriente, en este caso se observa que la protección opera adecuadamente.
Estudio de la Protección Diferencial de un Generador Síncrono
Tabla 6.3 Operación de los relevadores ante fallas dentro de la zona de protección con saturación de
TC y sin resistencia de falla.
Tipo de falla Tiempos de operación de los relevadores (Segundos) Relevador A Relevador B Relevador Prototipo
Trifásica 0.1134 0.0402 0.0240
Bifásica 0.1838 0.0414 0.0254
Bifásica a tierra 0.0658 0.0386 0.0240
Línea a tierra. 0.0676 0.0466 0.0240
La figura 6.10 muestra el oscilograma de una falla trifásica con TC saturados donde se observa que los TCs se encuentran reproduciendo los fasores en estado estable correctamente y cuando inicia la falla las corrientes de fase pierden su forma sinusoidal.
IA
IB
IC
IN
Disparo del relevador A
Disparo del relevador B
Disparo del relevador Prototipo
Tiempo (Segundos)
Figura 6.10 Oscilograma de falla trifásica en zona interna con presencia de saturación de TC. La figura 6.11 muestra el oscilograma de una falla de línea a tierra con TC saturado de la fase A; se observa que la corriente pierde su forma sinusoidal al iniciar la falla. En estado estable la forma de onda se conserva sinusoidal así como en las fases sin falla durante el cortocircuito.
Capítulo 6: Análisis y Comparación de Resultados
IA
IB
IC
IN
Disparo del relevador A
Disparo del relevador B
Disparo del relevador Prototipo
Tiempo (Segundos)
Figura 6.11 Oscilograma de falla de línea a tierra en zona interna con presencia de saturación de TC. Las corrientes de restricción y operación con presencia de saturación se deforman drásticamente en comparación con una medición ideal como en 6.3.1; sin embargo los relevadores operan adecuadamente debido a que las fallas se localizan dentro de la zona de protección diferencial. La figura 6.9 muestra el comportamiento de las corrientes de restricción y operación durante las fallas con presencia de saturación de TCs, lo que justifica la operación de los relevadores ante las fallas dentro de la zona de protección diferencial y con saturación de TCs, donde se observa que en todas las fallas, la corriente de operación supera la curva característica del relevador diferencial.
Estudio de la Protección Diferencial de un Generador Síncrono
a) Falla de línea a tierra. b) Falla bifásica.
c) Falla bifásica a tierra. d) Falla trifásica.
Figura 6.12 Corrientes de operación y restricción en fallas internas con presencia de saturación de TC. En las fallas fuera de la zona de protección diferencial, el efecto de la saturación de los TCs tiene un impacto importante en la operación de los relevadores, al tener señales distorsionadas; por lo que la estimación de los fasores es errónea y con esta situación los relevadores operan erróneamente.
Las simulaciones realizadas en este trabajo revelan el impacto que ejerce la saturación de los TCs en el esquema de protección diferencial.
La tabla 6.4 muestra los tiempos de operación de los relevadores ante fallas fuera de la zona de protección diferencial y con saturación de los TCs.
Capítulo 6: Análisis y Comparación de Resultados
Tabla 6.4 Operación de los relevadores ante fallas fuera de la zona de protección con saturación de TC
y sin resistencia de falla.
Tipo de falla Tiempos de operación de los relevadores (Segundos) Relevador A Relevador B Relevador Prototipo
Trifásica No opera 0.0434 0.0286
Bifásica No opera 0.0456 0.0274
Bifásica a tierra No opera 0.0482 0.0286
Línea a tierra. No opera 0.0488 0.0240
La figura 6.13 muestra una falla trifásica fuera de la zona de protección, en el oscilograma se observa que las señales de corriente durante la falla no tienen una forma sinusoidal.
Está condición de saturación de los TCs provoca que los relevadores operen erróneamente.
IA
IB
IC
IN
Disparo del relevador A
Disparo del relevador B
Disparo del relevador Prototipo
Tiempo (Segundos)
Figura 6.13 Oscilograma de falla trifásica en zona externa con presencia de saturación de TC. La figura 6.14 muestra el oscilograma de una falla de línea a tierra fuera de la zona de protección diferencial, sin embargo, los relevadores tienen una operación incorrecta a excepción de Relevador A.
Estudio de la Protección Diferencial de un Generador Síncrono
El relevador prototipo tiene una operación intermitente esto se justifica con la figura 6.15a, donde se observa que la corriente de operación supera la curva característica del relevador de forma momentánea.
IA
IB
IC
IN
Disparo del relevador A
Disparo del relevador B
Disparo del relevador Prototipo
Tiempo (Segundos)
Figura 6.14 Oscilograma de falla de línea a tierra en zona externa con presencia de saturación de TC. La figura 6.15 presenta las corrientes de operación y restricción ante fallas fuera de la zona de protección diferencial y con saturación de los TCs. Se observa que el comportamiento de las corrientes de operación y restricción se ve sumamente afectado por la saturación de los TCs, esto ocasiona que exista una operación incorrecta en los relevadores.
Capítulo 6: Análisis y Comparación de Resultados
a) Falla de línea a tierra. b) Falla bifásica.
c) Falla bifásica a tierra. d) Falla trifásica.
Figura 6.15 Corrientes de operación y restricción en fallas externas con presencia de saturación de TC.